Vinuté pružiny

Vinuté pružiny sa v súčasnosti používajú najčastejšie u osobných automobilov. Vďaka svojim vlastnostiam sú ideálne pre nezávislé zavesenie kolies, kde sa často kombinujú s tlmičmi v zostave typu MacPherson.

Konštrukcia

Vinutá pružina je vyrobená z oceľového drôtu, ktorý je navinutý do tvaru špirály (skrutkovice). Drôt má najčastejšie kruhový prierez, ale môže byť aj oválny alebo obdĺžnikový.

Tvar vinutia je navrhnutý tak, aby pri maximálnom stlačení pružiny bola zaručená bezpečná vzdialenosť medzi závitmi. Ak by sa závity pri stlačení dotýkali, pružina by spôsobovala hluk a prenášala nárazy priamo na karosériu vozidla.

Parametre ovplyvňujúce tuhosť pružiny:

• Priemer drôtu – väčší priemer znamená vyššiu tuhosť.
• Šírka pružiny – väčšia šírka pružiny znižuje tuhosť.
• Počet činných závitov – čím viac závitov, tým menšia tuhosť.
• Materiál – určuje, ako silno atómové väzby odolávajú posunutiu (šmyku), ku ktorému dochádza pri krútení drôtu počas stláčania pružiny. Modul pružnosti v šmyku G je hlavná materiálová konštanta vo vzorci pre výpočet tuhosti. Oceľ má vysoký modul (G ≈ 80 GPa), preto sú oceľové pružiny veľmi tuhé. Meď/Mosadz má nižší modul (G ≈ 40 až 47 GPa), takže pružina z nich vyrobená bude pri rovnakých rozmeroch približne o polovicu mäkšia. Hliník dosahuje ešte nižšie hodnoty (G ≈ 26 GPa), čo vedie k nízkej tuhosti.
• Tepelné spracovanie - kalenie, žíhanie a popúšťanie má každé iný dopad na modul pružnosti G daného materiálu.

Výhody

• Väčší jazdný kofort: Vinuté pružiny dokážu oveľa lepšie odfiltrovať nerovnosti vozovky, ako listové pružiny.
• Malé rozmery a nízka hmotnosť: V porovnaní s listovými pružinami sú oveľa kompaktnejšie a aj ľahšie, čo má pozitívny vplyv na jazdné vlastnosti.
• Väčší vertikálny pohyb: Cenené pri off-road vozidlách, pretože je to kľúčové pre udržanie kontaktu kolies s podkladom v náročnom teréne.
• Minimálna údržba: Na rozdiel od listových pružín vinuté pružiny nevyžadujú mazanie.
• Vhodné pre masovú výrobu

Nevýhody

• Nižšia únosnosť: Vinuté pružiny sú vyrobené z jedného kusu drôtu. Pri extrémnom zaťažení (niekoľko ton) by musel byť tento drôt neprakticky hrubý. Listové pružiny vďaka vrstveniu oceľových plátov zvládajú oveľa vyššie statické aj dynamické zaťaženie, preto ich stále nájdete na kamiónoch a ťažkých dodávkach.
• Neprenášajú pozdĺžne ani priečne sily: Keďže pružiny sú uchytené iba v jednom bode, nedokážu sami o sebe viesť nápravu, čiže je potrebné ich doplniť ďalšími komponentmi (ramená, vzpery).
• Nemajú samotlmiaci účinok: Pri vinutých pružinách je nutné použiť tlmiče.
• Väčšia citlivosť na koróziu a únavu materiálu: Kvôli svojej konštrukcii (jeden drôt) sú vinuté pružiny náchylnejšie na vznik únavových trhlín. Ak povrch pružiny napadne korózia, môže dôjsť k náhlemu prasknutiu. Listové pružiny sú vďaka tomu, že majú viacero listov, voči korózii o niečo odolnejšie.

Rozdelenie

Vinuté pružiny sa rozdeľujú podľa týchto kritérií:

Podľa charakteristiky:

• Lineárne – konštantný priemer drôtu a rovnomerné stúpanie závitov. Tuhosť je konštantná počas celého zdvihu.
• Progresívne – premenlivý priemer drôtu alebo nerovnomerné stúpanie závitov. Tuhosť sa zvyšuje so zaťažením, čo zlepšuje komfort pri malom zaťažení a stabilitu pri veľkom.

Podľa tvaru:

• Valcové – najrozšírenejší typ, rovnaká šírka po celej dĺžke.
• Kužeľové – šírka sa zmenšuje smerom k jednému koncu, umožňujú kratšiu zástavbovú dĺžku pri stlačení.
• Súdkovité – väčšia šírka v strede, menšia na koncoch, lepšia stabilita.
• Bikónická – progresívna tuhosť, vynikajúca bočná stabilita a kompaktná výška v stlačenom stave vďaka svojmu tvaru presýpacích hodín.

Podľa smeru vinutia:

• Pravotočivé – závity stúpajú v smere hodinových ručičiek.
• Ľavotočivé – závity stúpajú proti smeru hodinových ručičiek.

Nasledujúce učivo: